Właściwości chemiczne prętów tytanowych i elektrod tytanowych

Tytan jest metalem bardzo odpornym na korozję. Dane termodynamiczne dotyczące tytanu wskazują, że tytan jest metalem wyjątkowo niestabilnym termodynamicznie. Jeśli tytan może rozpuścić się, tworząc Ti2, jego standardowy potencjał elektrody będzie bardzo ujemny (-1,63 V), a jego powierzchnia będzie zawsze pokryta pasywacyjną warstwą tlenku. Powoduje to, że stabilny potencjał tytanu stale odchyla się w stronę wartości dodatnich. Na przykład stabilny potencjał tytanu w wodzie morskiej w temperaturze 25 stopni wynosi około 0,09 V. W podręcznikach i podręcznikach chemii można uzyskać szereg standardowych potencjałów elektrod odpowiadających reakcjom elektrod tytanowych. Warto zaznaczyć, że tak naprawdę danych tych nie mierzy się bezpośrednio, lecz często można je jedynie wyliczyć na podstawie danych termodynamicznych. Co więcej, ze względu na różne źródła danych, można jednocześnie przedstawić kilka różnych reakcji elektrod, co daje różne dane. Dziwny.

Dane dotyczące potencjału elektrody dla reakcji z elektrodą tytanową pokazują, że jej powierzchnia jest bardzo aktywna i zwykle jest zawsze pokryta warstwą tlenku naturalnie występującą w powietrzu. Dlatego doskonała odporność tytanu na korozję wynika z faktu, że na powierzchni tytanu zawsze znajduje się stabilna, wysoce przyczepna i ochronna warstwa tlenku. W rzeczywistości to stabilność tej naturalnej warstwy tlenkowej decyduje o stabilności tytanu. Odporność na korozję, w tym pręty tytanowe z tytanu i stopów tytanu, druty tytanowe, płyty tytanowe itp., mają dużą odporność na korozję. Oczywiście odporność na korozję każdej marki jest inna. Wspominaliśmy o tym w poprzednich treściach serwisu. OK, dzisiaj nie powiem wiele. Teoretycznie stosunek P/B ochronnej warstwy tlenkowej musi być większy niż 1. Jeśli jest mniejszy niż 1, warstwa tlenkowa nie może całkowicie pokryć powierzchni metalu i nie może jej chronić. Jeżeli ten stosunek jest zbyt duży, naprężenie ściskające w warstwie tlenkowej odpowiednio wzrośnie, co może łatwo spowodować pęknięcie warstwy tlenkowej i utratę jej właściwości ochronnych. Stosunek P/B tytanu zmienia się wraz ze składem i strukturą warstwy tlenkowej i waha się od 1 do 2,5. Z tego podstawowego punktu analizy warstwa tlenku tytanu może mieć stosunkowo dobre działanie ochronne.
Gdy powierzchnia tytanu zostanie wystawiona na działanie atmosfery lub roztworu wodnego, natychmiast automatycznie utworzy się nowa warstwa tlenku. Na przykład grubość warstwy tlenku atmosferycznego w temperaturze pokojowej wynosi 1,2 ~ 1,6 nm i z czasem gęstnieje, a po 70 dniach naturalnie gęstnieje do 5 nm. Po 545 dniach stopniowo wzrastała do 8 ~ 9 nm. Sztuczne wzmacnianie warunków utleniania (takich jak ogrzewanie, stosowanie utleniaczy lub anodowanie itp.) może przyspieszyć wzrost powierzchniowej warstwy tlenku i uzyskać grubszą warstwę tlenku, poprawiając w ten sposób odporność tytanu na korozję. Dlatego warstwa tlenku wytworzona w wyniku anodowania i utleniania termicznego znacznie poprawi odporność tytanu na korozję. Obecnie nasi klienci wykorzystali nasze tytanowe pręty i druty do wytworzenia wielu podobnych produktów, co pokazuje, że jest to wykonalna metoda.

Warstwa tlenkowa tytanu (w tym folia utleniana termicznie lub anodowa warstwa tlenkowa) zwykle nie jest pojedynczą strukturą, a skład i struktura jej tlenku zmieniają się wraz z warunkami powstawania. Ogólnie, powierzchnią styku pomiędzy warstwą tlenku a otoczeniem może być TiO2, ale na styku warstwy tlenku i metalu może dominować TiO. Oznacza to, że w normalnych okolicznościach powierzchnia produkowanych przez nas prętów tytanowych to TiO2, a powierzchnia styku między metalem a warstwą tlenku to TiO. Dotyczy to oczywiście płyt tytanowych i odkuwek ze stopów tytanu, a powierzchnia prętów ze stopów tytanu jest bardziej złożona. Niezależnie od tego, czy są to pręty z czystego tytanu, pręty ze stopu tytanu, czy druty ze stopu tytanu, w środku znajdują się warstwy przejściowe o różnych stanach wartościowości, a nawet tlenki niestechiometryczne. Oznacza to, że warstwa tlenku materiału tytanowego ma strukturę wielowarstwową. Jeśli chodzi o proces tworzenia tej warstwy tlenku, nie można go po prostu rozumieć jako bezpośredniej reakcji pomiędzy tytanem i tlenem (lub tlenem z powietrza). Wielu badaczy zaproponowało różne mechanizmy. Pracownicy byłego Związku Radzieckiego wierzyli, że najpierw powstaje wodorek, a następnie na wodorku tworzy się pasywująca warstwa tlenku.